Contact

Daria Pašalić
Editor-in-Chief
Department of Medical Chemistry, Biochemistry and Clinical Chemistry
Zagreb University School of Medicine
Šalata ul 2.
10 000 Zagreb, Croatia
Phone +385 (1) 4590 205; +385 (1) 4566 940
E-mail: dariapasalic [at] gmail [dot] com

Useful links

 Što je kronična opstruktivna plućna bolest?

Sanja Popović-Grle

Klinika za plućne bolesti „Jordanovac“ Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Kronična opstuktivna plućna bolest (KOPB) je naziv za bolesti koje smo prije zvali kronični bronhitis i emfizem. Današnja najčće korištena definicija KOPB-a potiče od inicijative Svjetske zdravstvene organizacije (WHO) i Američkog instituta za srce, pluća i krv (NHLBI), a koja se naziva Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Diseases (GOLD). Definicija KOPB-a glasi: “Kronična opstuktivna plućna bolest (KOPB) je bolest koja se može spriječiti i liječiti, povezana sa značajnim izvanplućnim učincima, koje mogu pridonijeti težini bolesti u pojedinog bolesnika. Plućnu komponentu obilježava smanjenje protoka zraka (opstrukcija) kroz dišne putove tijekom višeod 6 mjeseci, koja nije reverzibilna na primjenu bronhodilatatora. To smanjenje protoka zraka je najčće progresivno i povezano je s neprimjerenim upalnim odgovorom pluća na izlaganje štetnim česticama dimova i plinova“.

KOPB je jedna od najslabije prepoznatih bolesti i najmanje dijagnosticiranih bolesti u svijetu, i kod bolesnika i kod liječnika. Oko 75% bolesnika nema postavljenu dijagnozu, najviše njih u blagom stupnju bolesti, ali i oko 4% bolesnika s teškim stupnjem i oko 1% s najtežim stupnjem KOPB-a. Razlog tome je i postupan razvoj tegoba kao kašalj i ubrzano zamaranje u naporu, te pojava u starijoj dobi. KOPB jedna je od bolesti čija prevalencija najbrže raste – tijeko 40 godina porasla je za 163%. Prema mortalitetu KOPB se sada nalazi na četvrtom mjestu, nakon srčanog udara, zloćudnih bolesti i moždanog udara. Danas je u svijetu oko 600 milijuna bolesnika s kroničnom opstuktivnom plućnom bolešću, dvostruko više no bolesnika sa šećernom bolešću.

Općenito je prihvaćeno da bolesnici s KOPB-om imaju snižene spirometrijske pokazatelje, uz forsirani ekspiracijski volumen u prvoj sekundi (FEV1) ispod 80% od referentne vrijednosti te odnos FEV1/ FVC (Tiffeneau-ov indeks) ispod 0,70 (ili 70%). Prema GOLD-u postoje 4 stupnja KOPB-a. Blagi stupanj (GOLD 1) prisutan je u bolesnika koji imaju tegobe, ali još uvijek urednu plućnu funkciju i spirometriju (FEV1 > 80%). Umjereno teški stupanj (GOLD 2) prisutan je u bolesnika s FEV1 između 50-80% od pretpostavljene vrijednosti za tu osobu, teški stupanj (GOLD 3) procjenjuje se u bolesnika s FEV1 između 30 do 50% i vrlo teški KOPB imaju bolesnici s FEV1 ispod 30% uz respiracijsku insuficijenciju

 

Oksidacijski stres i kronična opstrukcijska plućna bolest

József Petrik

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb

 

Oksidacijski stres i upalna reakcija glavni su biljezi kronične opstrukcijke plućne bolesti (KOPB). Reaktivni kisikovi spojevi (ROS) i reaktivni dušikovi spojevi (RNS) s jedne strane doprinose normalnoj fiziološkoj funkciji, kao što su stanična diferencijacija, stanična signalizacija, apoptoza i baktericidno djelovanje, a s druge strane, povećane koncentracije oksidansa uzrokuju lipidnu peroksidaciju, oksidaciju proteina te oštećenje DNA. Stanice se brane protiv oksidativnog napada dobro razvijenim enzimskim i neenzimskim sustavom antioksidansa.

U KOPB-u, ROS ili neposredno ili preko stvaranja produkata lipidne peroksidacije, kao što su 4-hidroksi-2-nonenal i F2-izoprostani, mogu igrati ulogu u pojačavanju upale preko aktivacije i fosforilacije proteinskih kinaza aktiviranih mitogenima i redoks osjetlivih transkripcijskih faktora kao što su nuklearni faktor-κB i aktivator protein-1.

Stanice i tkiva neprestano su izloženi oksidansima koji se mogu stvarati ili endogeno (respiracija u mitohondrijima, NADPH oksidaza sustav koji je prisutan u fagocitima i epitelnim stanica, ksantin/ksantin oksidaza) ili egzogeno udisanjem zagađenog zraka ili dima cigarete. S obzirom da dim cigarete sadrži preko 4700 kemjiskih sastojaka, te i katranska i plinovita frakcija sadrže slobodne radikale i druge oksidanse, pušenje cigarete glavni je čimbenik rizika za razvoj KOPB-a. Jedan dim cigarete sadrži preko 1014 slobodnih radikala. ROS kao što su superoksidni anion i hidroksilni radikal su nestabilne molekule s nesparenim elektronima moćni su inicijatori oksidacijskog procesa. Posljedice oksidacijskog stresa u KOPB-u mogu se mjeriti pomoću biomarkera kao što su: a) hidrogen peroksid u izdahnutom zraku, b) otpuštanje ROS-a iz neutrofila, eozinofila i alveolarnih makrofaga u perifernoj krvi, c) aktivnosti MPO-a, EPO-a i ksantin/ksantin oksidaze u bronhoalveolarnom lavatu, te kao d) koncentracije F2-izoprostana, lipidnih peroksida (TBARS), CO i NO u izdahnutom zraku.

 

Dim cigarete uzrokuje oksidacijski stres u epitelnim stanicama dišnih putova in vitro i u in vivo modelu kod miša

A.J.M. van Oosterhout

Laboratorij za alergologiju i plućne bolesti, Klinički bolnički centar Groningen, Nizozemska

 

Glavni faktori rizika za razvoj kronične opstrukcijske plućne bolesti (KOPB) su pušenje cigareta i genetska predispozicija. Postavljene su tri hipoteze kao podloga za oštećenje tkiva i kroničnu upalu dišnih puteva karakteristične za bolesnike sa KOPB-om: (i) neravnoteža oksidansa i antioksidansa, (ii) neravnoteža proteaza i antiproteaza, te (iii) prilagodba imunog odgovora karakterizirana CD8+ T-stanicama i B-stanicama. Epitelne stanice dišnih putova su prva linija obrane od štetnih tvari koje udišemo uključujući dim cigareta. Stoga smo proučavali učinke dima cigareta na ljudske epitelne stanice dišnih putova in vitro. Pokazalo se da dim cigareta ometa funkciju mitohondrija inhibicijom lanca prijenosa elektrona, što dovodi do sniženja membranskog potencijala mitohondrija, pada potrošnje kisika i produkcije ATP-a, te povećanog stvaranja reaktivnih kisikovih spojeva unutar stanica. Štoviše, gubitak proizvodnje ATP-a vodi apoptotične epitelne stanice dišnih putova u nekrozu. Poznato je da stanice koje umiru nekrozom stvaraju kritične signale koji vode do aktivacije imunih i upalnih stanica. Da bismo primijenili ova opažanja na mišji model in vivo, BALB/c miševe smo izložili dimu cigareta ili dimu cigareta sa smanjenom količinom reaktivnih kisikovih spojeva tijekom pet uzastopnih dana. Izloženost dimu cigareta, ali ne i dimu sa smanjenom količinom reaktivnih kisikovih spojeva, uzrokovala je dotok mnoštva neutrofila u dišne putove povezan s povećanjem razine proupalnih citokina i kemokina. Ovaj model biti će koristan za daljnja proučavanja signalnih putova koji vode do akutne upale uzrokovane dimom cigareta.

 

Upalna reakcija u kroničnoj opstrukcijskoj plućnoj bolesti

Tihana Žanić Grubišić

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

KOPB je kronična bolest karakterizirana razvojem progresivne opstrukcije malih dišnih putova koja nastaje kao rezultat abnormalnog upalnog odgovora plućnog tkiva na udahnute čestice i plinove. Patogeneza KOPB temelji se na 1) postojanju lokalne upale u plućnom tkivu, 2) povećanoj tkivnoj razini citokina i kemokina što uzrokuje nakupljanje i aktivaciju neutrofila, makrofaga, monocita i CD8+ citotoksičnih limfocita u respiratornim putovima, 3) sistemskom povećanju koncentracija medijatora upale, posebice TNF-α, i citokina IL-6 i IL-8 u krvi bolesnika u stabilnoj, a naročito u fazi napada bolesti, 4) neravnoteži između aktivnosti proteaza i proteaznih inhibitora koji sudjeluju u procesiranju medijatora upale, 5) razvojem oksidacijskog stresa koji ima lokalnu i sistemsku ulogu, 6) porasta koncentracije redoks-osjetljivih transkripcijskih faktora u plućima te 7) razvojem sistemskih pro-oksidacijskih i upalnih uvjeta koji postepeno dovode do kardiovaskularnih bolesti, promjene koštane mase, te progresivnog gubitka mišićne mase i funkcije mišića. Intenzitet ovih promjena je povezan s progresivnim oštećenjem plućnog parenhima i s gubitkom funkcije pluća.

Poremećena aktivnost i djelovanje proteaza, kao što su metaloproteinaze MMP8 i MMP9, te dipeptidil peptidaze IV koje se oslobađaju iz stanica kao odgovor na upalu dovodi do razgradnje izvanstaničnog matriksa i stvaranja peptidnih fragmenata koji sami djeluju kemotaktično i aktivirajuće na neutrofile i makrofage stimulirajući ih da pojačano luče citokine i tako dalje potenciraju razvoj kronične upale.

Velika heterogenost u brzini progresije, kliničkim manifestacijama i težini bolesti, zahtijeva pouzdan način predviđanja razvoja bolesti i komplikacija kako bi se na tim saznanjima mogla temeljiti racionalna terapija. Ključni biokemijski pokazatelji koji bi specifično pratili razvoj upale do sada nisu definirani.

U našim smo istraživanjima pokušali pronaći biljege koji se mogu ispitivati u uzorcima dobivenim neinvazivnim metodama - serumu, krvnim stanicama (polimorfonuklearima, limfocitima, trombocitima, eritrocitima), u mokraći i eventualno u kondenzatu izdahnutog zraka.

 

Genetika i kronična opstrukcijska plućna bolest

Karmela Barišić

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Kronična opstrukcijska plućna bolest (KOPB) značajan je javno-zdravstveni problem, a predstavlja skup poremećaja koji imaju zajedničku osobinu kroničnog ograničenja zračnog protoka.

Temeljni je poremećaj u KOPB, slično astmi, kroničnom bronhitisu i plućnom emfizemu, upalna reakcija pluća na otrovne čestice ili plinove, najčešće duhanski dim. Utvrđeno je da će se u kavkaskoj populaciji u 10 do 20 % pušača razviti KOPB, ali aktivno pušenje pridonosi razvoju bolesti kod oko 90 % osoba sklonih bolesti, kod kojih genetički čimbenici pridonose njenom nastanku i razvoju.

Etiologija KOPB obuhvaća dakle kompleksnu međusobnu povezanost genetičkih i okolišnih čimbenika. Okolišni su čimbenici poznati, a identificirani su i geni koji djeluju kao genetički čimbenici:

1. geni koji kodiraju enzime za metaboliziranje lijekova (mikrosomalna epoksid hidrolaza, EPHX1; glutation S-transferaza, GST; superoksid dizmutaza, SOD),

2. geni koji kodiraju upalne posrednike (obitelj interleukina 1, IL-1; tumorski nekrotizirajući čimbenik a, TNF-a; transformirajući čimbenik rasta b, TGF-b),

3. geni koji kodiraju proteaze i antiproteaze (inhibitor proteaza, PI; metaloproteinaze matriksa, MMP; elastin, ELN; tkivni inhibitor metaloproteinaze, TIMP),

4. geni koji kodiraju dezintegrin i metaloproteinaze (ADAM)

Osim toga, kod osoba oboljelih od KOPB utvrđena je povećana nestabilnost mikrosatelitne DNA (MSI). MSI je povezana s nefunkcionalnim sustavom popravka pogrešno sparenih baza te je u korelaciji s učestalošću mutacija. MSI je, zapravo, pokazatelj destabilizacije genoma na više lokusa. U stanicama sputuma oboljelih od KOPB analizirana je MSI za nekoliko markera. Pokazano je kako se kod bolesnika pozitivnih za markere G29802, D13S71 i D14S588 češće javljaju pogoršanja bolesti.

Značajna povezanost između MSI i pogoršanja bolesti u KOPB ukazuju na to da su somatske mutacije također važni patogenetski čimbenici.

 

Današnje liječenje kronične opstruktivne plućne bolesti

Sanja Popović-Grle

Klinika za plućne bolesti „Jordanovac“ Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Liječenje KOPB-a je kompleksno i uključuje brojne mjere. Kao prvo prestanak pušenja, redovito uzimanje lijekova, ali ostale nefarmakološke mjere (plućnu rehabilitaciju, liječenje kisikom i neke kirurške metode, kao transplantacija pluća).

Osnova liječenja stabilne KOPB-a su bronhodilatatori, lijekovi koji proširuju dišne putove. Dvije osnovne skupine su simpatikomimetici i antikolinergici. Simpatikomimetici su kratkodjelujući b2-agonisti (SABA Short acting b2-agonist) salbutamol-VentolinÒ, i dugodjelujući b2-agonisti (LABA Long acting b2-agonist) salmeterol-SereventO, u obliku spreja ili discusa. Što se tiče antikolinergika, također postoje kratko djelujući (ipratropij-AtroventÒ) i dugo djelujući lijekovi (tiotropij-SpirivaÒ).

U grupu bronhodilatatora dolaze i metilksantini, ali oni osim bronhodilatatornog djelovanja imaju i druge učinke, poput protuupalnog, pojačavaju snagu respiracijske muskulature, novije spoznaje pokazuju i da smanjuju rezistenciju steroidnog receptora u pušača. Zbog svoje niske cijene koštanja te simptomatskog učinka uz stanovita protuupalna svojstva, teofilinski pripravci važni su u terapiji KOPB-a. Na tržištu postoje Teolin RÒ i Teotard RÒ, a uskoro dolaze i selektivni inhibitori fosfodiesteraze PGE4, kao što je roflumilast-DaxasÒ.

Prema današnjim stavovima, u terapiji KOPB-a inhalacijski kortikosteroidi indicirani su u osoba s težim oblicima KOPB-a, kada je FEV1 ispod 50% i u osoba koje imaju učestale egzacerbacije (više od tri godišnje). Prednost inhalacijskih lijekova jest u tome da se u bolesni organ (dišne putove) lijek može unijeti izravno, gdje se time postiže visoka koncentracija lijeka, a izbjegavaju se sistemski učinci i nuspojave. Dokazano je da inhalacijski kortikosteroidi najbolje djeluju kada se kombiniraju s bronhodilatatorima, te su u Hrvatskoj dostupni moćni lijekovi SeretideÒ i SymbicortÒ. Primjena navedenih lijekova podiže kvalitetu življenja bolesnika s KOPB, te smanjuje mortalitet, osobito zato jer prorjeđuje egzacerbacije KOPB. Egzacerbacije teškog KOPB po život su opasna stanja, gdje je mortalitet jednako visok kao u akutnom koronarnom incidentu. Zbog toga se egzacerbacije KOPB energično liječe antibitiocima, najčće iz grupe beta-laktama ili kinolona, uz pojačane doze bronhodilatatora i oralnih ili parenteralnih kortikosteoida uz oksigenoterapiju. Najtežim bolesnicima s KOPB preostaje još transplantacija pluća, najčće unilateralna, gdje je preživljenje 50% u 5 godina nakon transplantacije.

 

Kronična opstrukcijska plućna bolest i signalne molekule

Lada Rumora

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Kroničnu opstrukcijsku plućnu bolest (KOPB) karakterizira kronični lokalni i sistemski upalni proces te pojačan oksidacijski stres.

Pušenje cigareta se smatra glavnim etiološkim faktorom u nastanku i razvoju KOPB. Reaktivne kisikove vrste (ROS), čije stvaranje potiču pušenje i aktivirane stanice pluća i krvne tekućine, mogu pojačati upalnu reakciju na način da aktiviraju signalne molekule osjetljive na oksidacijsko-redukcijske promjene u stanici, poput proteinskih kinaza aktiviranih mitogenima (MAPK) i proteina toplinskoga šoka (Hsp).

Tri glavne MAPK u sisavaca su kinaza regulirana izvanstaničnim signalima (ERK), kinaza koja fosforilira N-kraj transkripcijskog faktora c-Jun (JNK) i p38. Aktivacija ERK kinaze najčešće potiče staničnu proliferaciju, dok aktivacija JNK i p38 kinaza najčešće potiče apoptozu.

Hsp reguliraju proces apoptoze te djeluju kao molekularni pratitelji potpomažući u pravilnom nabiranju proteina i sprječavajući njihovo nakupljanje. Hsp mogu stimulirati antioksidacijsku obranu stanice na način da smanjuju količinu ROS i neutraliziraju toksična djelovanja oksidiranih proteina.

Ispitali smo ekspresiju i aktivaciju MAPK te ekspresiju Hsp70 i Hsp27 u leukocitima KOPB bolesnika i zdravih osoba.

ERK je aktivirana samo u nepušača, dok su se JNK i p38 aktivirale u KOPB pušača i bivših pušača te u zdravih pušača. Opažena je smanjena ekspresija Hsp70 i Hsp27 u KOPB bivših pušača i zdravih pušača, a osobito u KOPB pušača.

Rezultati ukazuju da KOPB i pušenje djeluju na signalne putove u stanici.

Razumijevanje temeljnih staničnih i molekularnih mehanizama KOPB neophodno je za identifikaciju molekula koje bi mogle postati značajne u dijagnostici i u terapiji ove bolesti.

 

Uloga proteasoma u degradaciji proteina oštećenih dimom cigareta

Anita Somborac

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Mehanizam kojim pušenje cigareta vodi k razvoju kronične opstrukcijske plućne bolesti još uvijek je nejasan. Dim cigareta pridonosi oksidativnom oštećenju proteina u plućima. Jedan od glavnih načina zaštite stanica od oštećenih proteina je ubikvitin-proteasomalni put. Razgradnja proteina ovim putem uključuje konjugaciju više molekula ubikvitina i razgradnju tako označenog proteina putem proteasoma na peptide koji se dalje proteazama i aminopeptidazama brzo hidroliziraju na aminokiseline. Dokazano je da dim cigareta dovodi do porasta sadržaja slobodnih aminokiselina unutar A549 plućnih epitelnih stanica. Postavlja se pitanje je li proteasom uključen u razgradnju proteina oštećenih dimom cigareta. Izlaganjem A549 stanica dimu cigareta uz Epoximicin (inhibitor aktivnosti proteasoma) metodom LC-MS pokazali smo da proteasom je uključen u porast sadržaja slobodnih aminokiselina (P < 0,001). Western blot analizom smo pokazali da dim cigareta uzrokuje povećanje ubikvitin-proteinskih konjugata. Obilježavanjem aktivnih mjesta proteasoma fluorescentnom bojom MV151 dokazali smo da se aktivna mjesta proteasoma uglavnom ne mijenjaju pod utjecajem dima cigareta. Upotrebom fluorogenih supstrata pokazali smo da dim cigareta mijenja sve tri vrste aktivnosti proteasoma. Ukratko, naši rezultati pokazuju da dim cigareta inducira oštećenje proteina koji se potom ubikvitiniraju i obilježavaju za razgradnju putem proteasoma. Proteasom je uključen u uklanjanje proteina oštećenih dimom cigareta. Iako aktivna mjesta proteasoma ostaju očuvana, dim cigareta značajno mijenja aktivnost proteasoma što može pridonijeti agregaciji oštećenih proteina i povećanoj smrti stanica.

 

Polimorfizimi stresnih proteina i KOPB

Mirela Matokanović

Zavod za medicinsku biokemiju i hematologiju, Farmaceutsko-biokemijski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb

 

Stresni proteini (Hsp) pripadaju skupini unutarstaničnih proteina koji imaju sposobnost stabilizacije nepravilno strukturiranih proteina i peptida, čime promoviraju preživljenje, te inhibiraju programiranu staničnu smrt. Geni koji kodiraju za članove porodice stresnih proteina (Hsp70), hsp70-1, hsp70-2 i hsp70-hom smješteni su unutar gena klase III sustava tkivne kompatibilnosti (MHC). U skladu s njihovim smještajem u genomu istraživana je povezanost polimorfizama ovih gena s različitim bolestima čija se pojavnost zasniva na poremećenoj funkciji imunološkog sustava. U skladu sa šaperonskom ulogom stresnih proteina istraživana je i povezanost istih polimorfizama s neravnotežom oksidativnih/anti-oksidativnih spojeva u organizmu.

Kako je poznato da u patogenezi kronične opstrukcijske plućne bolesti (KOPB) oksidativno/antioksidatvini putevi imaju važnu ulogu, ispitivali smo polimorfizme duljine restrikcijskih fragmenata gena hsp70-2 i hsp70-hom, izlaganjem fragmenata DNA dobivenih umnažanjem genskog slijeda reakcijom lančane reakcije polimeraze, djelovanju restrikcijskih endonukleaza. Nismo uočili statistički značajnu razliku u raspodjeli A/G(+1267) polimorfizma u kodirajućoj regiji gena hsp70-2, kao ni u raspodjeli T/C (+2437) polimorfizma u kodirajućoj regiji gena hsp70-hom između zdravih ispitanika i ispitanika s KOPB.

Hsp32 gen (HMOX-1) kodira za mali stresni protein 32 (Hsp32 ili hem oksigenaza-1), enzim koji katalizira razgradnju hema do biliverdina u procesu koji osigurava zaštitu stanicama od oštećenja uzrokovanih oksidativnim radikalima. U populaciji se polimorfizam ovog gena pojavljuje u obliku različitog broja GT ponavljanja u promotorskoj regiji gena odogovornoj za ekspresiju gena i moguću indukciju aktivnosti ovog enzima u stanjima oksidativnog stresa. Između zdravih ispitanika i ispitanika s KOPB nismo uočili statistički značajnu razliku u broju GT ponavljanja hsp32 (HMOX-1) gena.